Solid State Ionics ( IF 3.2 ) Pub Date : 2020-07-22 , DOI: 10.1016/j.ssi.2020.115411 Muhammad Zahir Iqbal , Mian Muhammad Faisal , Syeda Ramsha Ali , Meshal Alzaid
Supercapattery a combo of supercapacitors and batteries that embraces the features of both technologies in a single assembly. To justify this claim, a systematic approach has been employed to evaluate the performance of the combo device. In this regard a novel material is synthesized via hydrothermal technique and later on physically blended with polyaniline (PANI) to boost the performance of the pristine material. This matrix material expresses excellent performance by showing a specific capacity of 154 C/g in cyclic voltammetry (CV) and 162 C/g in galvanostatic charge discharge (GCD). Furthermore, this electrode material was sandwiched with activated carbon to fabricate the supercapattery device. The supercapattery performance was evaluated through CV, GCD, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). This device indicates a specific capacity of 104 C/g, 23.11 Wh/kg specific energy, and 6400 W/kg of specific power. Finally, a theoretical Dunn's model was applied to eliminate the faradaic and non-faradaic contribution of the real device. It was evidenced that the device storage was not purely faradaic (diffusive) neither non-faradaic (capacitive), but it is the combination of both contribution. The capacitive and diffusive contribution was found dependent on the scan rate and was due to the time offered to the ions for interaction with the electrode material. Our study offers the development of novel metal-organic framework/polyaniline-based electrode material for supercapattery devices as well as a unique route to probe the performance of the supercapattery.
中文翻译:
研究基于MOF / PANI的超级电池设备的电荷存储机制的简便方法
超级电容器超级电容器和电池的组合,在单个组件中包含两种技术的功能。为了证明该主张的合理性,已经采用了系统的方法来评估组合设备的性能。在这方面,一种新颖的材料是通过水热技术合成的,然后与聚苯胺(PANI)物理掺混以提高原始材料的性能。该基体材料通过在循环伏安法(CV)中显示154 C / g和在恒电流放电(GCD)中显示162 C / g的比容量来表现出卓越的性能。此外,该电极材料被活性炭夹在中间以制造超级电容器装置。通过CV,GCD和电化学阻抗谱(EIS)评估了超级电池性能。该设备的比容量为104 C / g,比能量为23.11 Wh / kg,比功率为6400 W / kg。最后,采用理论上的邓恩模型来消除真实设备的法拉第和非法拉第影响。有证据表明,设备存储不是纯粹的法拉第式(扩散式)存储,也不是非法拉第式(电容式)存储,而是两者共同作用的结果。发现电容性和扩散性贡献取决于扫描速率,并且归因于提供给离子与电极材料相互作用的时间。我们的研究提供了用于超级电池设备的新型金属有机骨架/聚苯胺基电极材料的开发,以及探索超级电池性能的独特途径。理论上的邓恩模型用于消除真实设备的法拉第和非法拉第影响。有证据表明,设备存储不是纯粹的法拉第式(扩散式)存储,也不是非法拉第式(电容式)存储,而是两者共同作用的结果。发现电容性和扩散性贡献取决于扫描速率,并且归因于提供给离子与电极材料相互作用的时间。我们的研究提供了用于超级电池设备的新型金属有机骨架/聚苯胺基电极材料的开发,以及探索超级电池性能的独特途径。理论上的邓恩模型用于消除真实设备的法拉第和非法拉第影响。有证据表明,设备存储不是纯粹的法拉第式(扩散式)存储,也不是非法拉第式(电容式)存储,而是两者共同作用的结果。发现电容性和扩散性贡献取决于扫描速率,并且归因于提供给离子与电极材料相互作用的时间。我们的研究提供了用于超级电池设备的新型金属有机骨架/聚苯胺基电极材料的开发,以及探索超级电池性能的独特途径。有证据表明,设备存储不是纯粹的法拉第式(扩散式)存储,也不是非法拉第式(电容式)存储,而是两者共同作用的结果。发现电容性和扩散性贡献取决于扫描速率,并且归因于提供给离子与电极材料相互作用的时间。我们的研究提供了用于超级电池设备的新型金属有机骨架/聚苯胺基电极材料的开发,以及探索超级电池性能的独特途径。有证据表明,设备存储不是纯粹的法拉第式(扩散式)存储,也不是非法拉第式(电容式)存储,而是两者共同作用的结果。发现电容性和扩散性贡献取决于扫描速率,并且归因于提供给离子与电极材料相互作用的时间。我们的研究提供了用于超级电池设备的新型金属有机骨架/聚苯胺基电极材料的开发,以及探索超级电池性能的独特途径。